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汽车电子模块的ESD设计和防护—来自朱玉龙的分享

2019年07月18日 19:23来源:未知手机版

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作者简介

朱玉龙:IND4汽车人资深注册用户。整车企业资深汽车电子工程师,从业近十年,涉及新能源汽车和智能汽车,著有《汽车电子硬件设计》等专著。

这篇文章是写给我自己的,工作上也要用,先理一下思路然后好好把系统性的报告和实践结合在一起。

第一部分 考虑整个环境

我们知道静电是和环境有关系的,最直接相关的是环境的湿度,如下表所示

表1 产生静电与湿度关系

实际这个事情,可以发生在电子模块PCBA的生产中,PCBA的运输与仓储,PCBA到总成的组装,总成在汽车生产线的装配过程中,汽车维修中的替换,甚至是汽车操作等诸多环节里面。简单来说,现在做汽车电子模块也是专业化的事情,整个SMT如果委外的话,在整个过程里面,这个过程由于从ESD敏感芯片开始的,所以整个措施相对来说很完善的。

图1 汽车电子的SMT产线

接下来的问题,我们其实可以考虑,如果我们将汽车电子的裸板委外加工,然后通过防静电袋子弄回来,然后在系统组装线上进行组装,这个静电措施怎么做?其实还有个例子是充电桩,国内里面大部分的充电桩企业都是组装,SMT的线最少都在隔壁车间加工。这个过程我们就要仔细审视

图2 裸板上模组组装

这就涉及到对电子模块的静电承受能力的设定,还有划分EPA(ESD Protected Area)区域两件事情了。

第二部分 汽车电子模块的静电承受能力

整个系统的DV,昨天的叶磊的文章也写了,分不同的Leg,做不同的事情,细分到BMS、BMU和BDU三个里头有电子电路的ESD承受能力有限的,我们得分配下这三个件的静电承受能力。

图3 汽车电子模块和系统DV

BMU而言,一般从结构来看分高压端和低压端,它是挺能抗静电的。前端AFE进入由于设计的考虑,有较多的滤波电路,整个芯片设计也是能抗较高的电压的。后级的电路主要分电源、串行通信和报警,接口不多,也比较容易防止静电电容和TVS

BMS 这个部件,其实相对来说比较麻烦了。

(1) 既有多路高压检测部分

(2) 还有绝缘检测部分

(3) 硬线IGN的口

(4) 多路电源分配

(5)多路CAN通信

BDU 这个东东:说简单也简单,就是旁路控制信号线,主要是连接继电器驱动部分。

系统的来说,从安装来说,这几个部件得设计成较高的静电承受力才行,主要的原因是

BMU数量多,跟着模组走,在整个组装过程中,既要连接采样线还要连接通信线

BMS接口线束多,对内对外还有高压采集,一般设计成多接口,装配起来需要插好几次

BDU,装配配置在较为突出部分(由于密封原因),在整车装配过程中,线束的电荷就直接连接上去了

高压线束,包含采样线和动力线,在整个连接过程中,这些摩擦产生的电荷可能直接就往电路板接口上释放了

所以这个事情

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